Устройство для ультразвуковой обработки

Устройство для ультразвуковой обработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 070778 (21) 2640931/25-27 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 150380. Бюллетень HP 10

Дата опубликования описания 180380. Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В,М,Колешко и В.Я.Сунка

Институт электроники AH Белорусской CCP (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ

Изббретение относится к ультразвуковой. обработке материалов и может быть использовано для ультразвуковой сварки интегральных схем

Изв ес тны элек троак устическ ие пьезокерамические Широкополосные преобразователи, в которы; с целью расширения полосы пропускания в блоке склеены отдельные пьезоэлементы с различными геометрическими размерами в направлении излучения (1). Однако при возбуждении таким преобразователем моночастотной волноводно излучаюшей системЫ полоса частот расширяется, но не формируется плоская вершина амплитудно-частотной характеристики механических колебаний ..

Наиболее близким техническим решением к изобретению является ус- 4 тройство для ультразвуковой обработки, содержащее задающий генератор, блок фаэоврашателей, блок. управления, сварочный инструмент, акустическую развязку,выполненную н виде опоры, 25 преобразователь напряжение-сопротивление, усилитель мощности, волноводно-излучающую колебательную систему, нключактдую в себя колебательные эненья, соединенные последовательно, ЗО каждое из которых состоит иэ резонатора с пьезокерамическим преобразователем и cBязки (2), Недостатком иэнестного устройства янляется низкий КПД вниду того, что удален от сварочного инструмента, а также низкое качество обработки эа счет неравномерности амплитуды механических колебаний в полосе пропускания.

Целью изобретения является повышение качества ультразвуковой обработ ки и КПД путем увеличения амплитуды механических колебаний и улучшения ее равномерности в .полосе пропускания.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве пьезокерамические преобразователи, ближайшие к сварочному инструменту, соединены с выходом усилителя мощности через фазоврашатель, а пьеэокерамические преобразователи, расположенные в центре волноводно-излучающей системы, подключены к преобразователю напряжение-сопротивление, при этом акустическая развязка закреплена .на связке н звене, максимально удаленном от сварочного инструмента °

7?1285!

15!

На чертеже представлена блоксхема предлагаемого устройства.

Устройство включает в себя задающий генератор 1, усилитель 2 мощности, блок З..фаэовращателей, блок 4 управления, преобразователь 5 напряжение-сопротивление, волноводноиэлучаюшую систему, состоящую иэ четырех последовательно соединенных звеньев, Каждое звено содержит резонаторы б и связку 7, при этом акустическая развязка 8 расположена на связке. В волноводно-излучающую систему входят также пьезокерамические преобразователи 9, размещенные между резонаторами соседних звеньев, инструмент 10 для микросварки и свариваемые изделия 11.

Ультра зв уковое микрополос ное устройство работает следующим образом.

Напряжение задающего генератора N

1 через усилитель 2 мощности и блок фазовращателей 3 возбуждает пьеэокерамические преобразователи 9 многофазным синхронным напряжением, которые передают механические колебания через 35 волноводно-излучающую систему сварочному инструменту 10 для введения их в свариваемые детали 11.

Ширина полосы пропускания определяется соотношением коэффициента связи ЗО и длин резонаторов и связок в колебательном звене, Введение пьезокерамичес— ческих преобразователей 9 позволяет увеличить амплитуду механических колебаний. в несколько Раэ по сравне- 35 нию с тем, когда преобразователь закрепляется в торец крайнего резонатора.

Для получения минимальной величины неравномерности частотной характеристики существенное значение имеет точность изготовления размеров резонаторов и связок, При этом изменение частотной характеристики рабочего затухания в полосе пропускания определяется частотной расстройкой резона- 45 торов и связок, а также неравенством входных и выходных характеристических сопротивлений соседних звеньев изза разброса волновых сопротивлений резонаторов и связок. В этом случае 5{) когда связки представляют собой нолйоные элементы с распределенными параметрами разброс их длины влияет только на полосу пропускания. Изменение рабочего затухания в полосе про- 55 пускания пренебрежимо мало; При разбросе волновых сопротивлений связок происходит некоторое смешение полосы пропускания по оси частот и изменение частотной характеристики механических колебаний в полосе пропускания и изменения сопротивления нагрузки получаются значительно меньшими, чем при разбросе раэмерон резонаторов. Кроме того, для ультразвуковой микроснарки полоса частот выбирается с существенным запасом, поэтому некоторые сдвиги полосы и изменение ее ширины, обуслонленные точностью изготовления связок не имеют существенного значения. В связи с этим акустическая развязка 8 волноводно-излучающей системы выполнена в узловой плоскости связи и на максимально возможном удалении от возбуждающих механические колебания пьезокерамических преобразователей.

Разброс раэмерон резонаторов имеет существенное влияние на ширину полосы, сдвиг полосы, величину и неравномерность рабочего затухания в полосе пропускания. При этом максимальное изменение указанных параметров полосы пропускания имеет место при одинаковой величине на разном знаке разброса длин и поперечных сечений резонаторов соседних звеньев. Вид частотной характеристики амплитуды механических колебаний и полосе пропускания зависит не только от величины расстройки при заданном сопротивлении нагрузки, но и от того, где находится расстроенный резонатор, При этом наибольшие влияния имеют расстроенные резонаторы, расположенные и центре нолнонодно-излучающей системы, а минимальное влияние — расстроенные резонаторы в крайних звеньях нолнонодно-излучающей системы, Расстройка резонаторов, расположенных симметрично относительно средней линии волнонодно-излучающей системы, одинаково влияет на нид частотной характеристики, Для максимального влияния на нид частотной характеристики между резонаторами соседних звеньев, расположенных в центре нолнонодно-излучающей системы введены пьезокерамические резонаторы 9, замкнутые на преобразователь 5 напряжение-сопротивление °

Величина сопротивления преобразователя 5 выбирается напряжением блока 4 управления таким образом, чтобы приращения волновых сопротивлений смежных резонаторов и затухание относительно резонаторов беэ пьеэокерамических преобразователей могли изменяться не только по величине, но и по знаку. Если число звеньев четное, то к преобразователю 5 подключен один пьеэокерамический преобразователь, а если число зненьен нечетное, ro подключаются два центральных пьезокерамических резонатора. Как и в случае разброса размеров связок влияние разброса размеров резонаторов на ширину полосы пропускания и сдвиг средней частоты полосы не имеют принципиального значения для качества сварных соединений, если исходная полоса пропускания выбрана с достаточным запасом. Применени

721285

Формула изобретения

Составитель В.Катин

Редактор М.Харитонова Техред М.Петко Корректор И.Муска

Эакаэ 45/13 Тираж 1160 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул,Проектная,4 предлагаемого широкополосного устройства для ультразвуковой обработки материалов позволяет улучшить качество обработки и повысить КПД.

Например, при испытании указанной волноводно-излучающей системы 5 получены следующие результаты, Амплитуда колебаний возросла на торце сварочного инструмента в два-три раза по сравнению с возбуждением механических колебаний от пьезоке- Я рамического преобразователя < расположенного на торце крайнего резонатора первого звена. При соотношении волновых сопротивлений резонатора и связки, равном 16 полоса составила llЪ от средней частоты, Использование пьеэокерамических резонаторов для регулировки нерав номернос ти механических колебаний позволило снизить ее с 2,8 дБ до 0,6 дБ. При этом происходило сужение полосы до

10% °

Устройство для ультразвуковой обработки, содержащее задающий генератор, блок фазовращателей, блок управления, сварочный инструмент, акустическую развязку, выполненную в виде опоры, преобразователь напря жение-сопротивление, усилитель мощности, волноводно-излучающую колебательную систему, включающую в себя . колебательные звенья, соединенные .последовательно, каждое из которых состоит иэ резонатора с пьезокерамическим преобразователем и связки, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения качества обработки и КПД путем увелйчения амплитуды механических колебаний и ее стабильности в полосе пропускания, пьеэокерамические преобразователи, ближайшие к сварочному инструменту, соединены с выходом усилителя мощности через фазоврашатель, а пьезокерамические преобразователи, расположенные в центре волноводно-излучающей системы, подключены к преобразователю напряжение-сопротивление, при этом акустическая развяз.— ка закреплена на связке в звене, максимально удаленном от сварочного инструмента, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

Р 459264, кл,В 06 В 1/06, 1975, 2 ° Авторское свидетельство СССР

-o Ke 9 2459524/25-27, .кл.В 23 К 19/04, 1977.